Ученые научились
получать устойчивые к разрыву пленки из ксилана древесины березы. В этом им
помогло добавление лигнина в раствор для приготовления пленок. Лигнин
препятствует кристаллизации ксилана и не дает пленкам разрушаться. Результаты
исследования опубликованы в журнале Cellulose.
Ксилан – это
полисахарид, который содержится в клеточных стенках растений. Он считается
биоразлагаемым полимером и не оказывает негативного влияния на окружающую
среду. Из-за большого количества этого полисахарида в растениях и относительно
легкого извлечения, а также хорошей растворимости в воде ксиланы могут заменить
полимеры на нефтяной основе.
Наиболее
многообещающее применение ксиланов – в качестве пленок и покрывающих агентов.
Ксиланы могут использоваться для создания пленок различной толщины и структуры
для применения в пищевом, фармацевтическом и биотехнологическом производстве, в
частности, для упаковки продуктов и лекарственных препаратов, а также для
контролируемого высвобождения пестицидов и удобрений.
Ученые из ФИЦ
«Красноярский научный центр СО РАН» совместно с коллегами из Южно-Китайского
технологического университета (Гуанчжоу, Китай) выделили ксилан из древесины
березы и нашли причину плохой формируемости и растрескивания пленок из твердой
древесины при кристаллизации этого вещества. Исследователи также решили эту
проблему, добавив в раствор лигнин, что позволило получать из ксилана цельные
неразрывные пленки.
Ученые изучили
влияние химической структуры на кристаллизационную и пленкообразующую способности
ксиланов древесины березы. Они выяснили, что чрезмерная кристаллизация и
агрегация молекул ксилана препятствует образованию цельных пленок и приводит к
их разрыву. При этом специалисты определи, что лигнин – вещество, которое тоже
содержится в растениях, может выступать в качестве примеси для предотвращения
агрегации и улучшает способность ксиланов формировать пленку. Так содержание
лигнина более 9 % уменьшает чрезмерную агрегацию молекул и приводит к низкой
кристаллизации.
Александр
Сергеевич Казаченко.
«Образование
пленки подавляется кристаллизацией ксилана. Уменьшить кристаллизацию помогает
добавка в раствор лигнина. Полученные пленки имели большую прочность на разрыв
и растяжение. Лигнин может выступать в качестве примеси для предотвращения
агрегации ксилана, а высокое содержание лигнина способствует образованию
устойчивой пленки. Однако его добавление может сказываться на механических
характеристиках вещества, что также стоит учитывать», – прокомментировали
соавторы исследования: PhD, доцент Южно-Китайского технологического
университета Чжоуян Сян (Zhouyang Xiang) и кандидат
химических наук старший научный сотрудник Института химии и химической
технологии СО РАН, доцент СФУ Александр Казаченко.
Источник: ФИЦ
КНЦ СО РАН.